diodo PIN
Un diodo PIN es un diodo con una amplia región semiconductora intrínseca sin dopar entre un semiconductor tipo p y una región semiconductora tipo n . Las regiones de tipo p y tipo n suelen estar fuertemente dopadas porque se utilizan para contactos óhmicos .
La amplia región intrínseca contrasta con un diodo p-n ordinario . La amplia región intrínseca hace que el diodo PIN sea un rectificador inferior (una función típica de un diodo), pero lo hace adecuado para atenuadores, interruptores rápidos, fotodetectores y aplicaciones de electrónica de potencia de alto voltaje.
El fotodiodo PIN fue inventado por Jun-Ichi Nishizawa y sus colegas en 1950. Es un dispositivo semiconductor.
Un diodo PIN opera bajo lo que se conoce como inyección de alto nivel . En otras palabras, la región intrínseca "i" está inundada con portadores de carga de las regiones "p" y "n". Su función se puede comparar con llenar un cubo de agua con un agujero en el costado. Una vez que el agua alcance el nivel del agujero, comenzará a salir. De manera similar, el diodo conducirá corriente una vez que los electrones inundados y los huecos alcancen un punto de equilibrio, donde el número de electrones es igual al número de huecos en la región intrínseca. Cuando el diodo tiene polarización directa , la concentración de portadores inyectados suele ser varios órdenes de magnitud mayor que la concentración de portadores intrínseca. Debido a esta inyección de alto nivel, que a su vez se debe al proceso de agotamiento, el campo eléctrico se extiende profundamente (casi toda la longitud) en la región. Este campo eléctrico ayuda a acelerar el transporte de portadores de carga desde la región P a la N, lo que da como resultado una operación más rápida del diodo, lo que lo convierte en un dispositivo adecuado para la operación de alta frecuencia.
El diodo PIN obedece a la ecuación de diodo estándar para señales de baja frecuencia. A frecuencias más altas, el diodo parece una resistencia casi perfecta (muy lineal, incluso para señales grandes). El diodo PIN tiene una carga almacenada relativamente grande a la deriva en una región intrínseca gruesa . A una frecuencia lo suficientemente baja, la carga almacenada se puede barrer por completo y el diodo se apaga. A frecuencias más altas, no hay tiempo suficiente para barrer la carga de la región de deriva, por lo que el diodo nunca se apaga. El tiempo requerido para barrer la carga almacenada de una unión de diodo es su tiempo de recuperación inversa, y es relativamente largo en un diodo PIN. Para un material semiconductor dado, una impedancia en estado activo y una frecuencia de RF mínima utilizable, el tiempo de recuperación inversa es fijo. Esta propiedad puede ser explotada; una variedad de diodo PIN, el diodo de recuperación escalonada , aprovecha el cambio abrupto de impedancia al final de la recuperación inversa para crear una forma de onda de impulso estrecha útil para la multiplicación de frecuencia con múltiplos altos.
La resistencia de alta frecuencia es inversamente proporcional a la corriente de polarización de CC a través del diodo. Un diodo PIN, convenientemente polarizado, actúa por lo tanto como una resistencia variable. Esta resistencia de alta frecuencia puede variar en un amplio rango (de 0,1 Ω a 10 kΩ en algunos casos; [1] aunque el rango útil es menor).
